Con đường mới của robot phân tử

Robot phân tử là một khái niệm mới với việc tạo ra từng con robot nhỏ, riêng rẽ nhưng y hệt nhau, độc lập với các thành phần cấu tạo và độc lập cả với trung tâm điều khiển.

Khái niệm mới này được lấy cảm hứng từ “Grey Goo”, một robot phá hoại trong phim khoa học giả tưởng, có kết cấu đặc biệt với hàng tỷ cỗ máy nano và có sức tàn phá khủng khiếp.

Loại hình robot này là ý tưởng của nhà khoa học Mỹ Kim Eric Drexler (1955), tiến sĩ tại viện công nghệ MIT lừng danh. Chính ông là người đã đề xuất chữ Nanotechnology (Công nghệ Nano) và được cộng đồng khoa học chấp nhận.

TS. Kim Eric Drexler, người đã đề xuất cho Công nghệ Nano.

Trong cuốn Engines of creation viết năm 1986, ông đã đề xuất ý tưởng về việc chế tạo những cỗ máy phân tử có khả năng sử dụng để chế tạo các thiết bị khác, mở ra kỷ nguyên chế tạo những thiết bị chính xác tới mức độ phân tử mà ông cho rằng sẽ tạo ra một cuộc cách mạng công nghệ quan trọng.

Quyển sách đã thu hút sự quan tâm rộng rãi đối với lĩnh vực mới này và các nhà sản xuất phim ảnh đã dùng làm cảm hứng để sản xuất bộ phim về Grey Goo.

Phải nói rằng, thực sự là những con robot rất mỏng manh. Chúng chỉ là những chiếc hộp chứa đựng nhiều linh kiện mà nếu chỉ một linh kiện bị hỏng thì toàn bộ sẽ không còn hoạt động được nữa.

Lý do đơn giản vì thiết kế của chúng phụ thuộc vào trung tâm điều khiển tức máy tính, các thành phần thì lệ thuộc lẫn nhau và hoạt động thì lệ thuộc vào các thành phần khác.

Ví dụ trên một robot hình người, nếu động cơ được sử dụng cho robot bước đi mà hỏng thì robot này sẽ không đi được nữa hoặc ngã.

Trở lại với robot phân tử, các nhà nghiên cứu tại các trường đại học Columbia ở New York, Harvard ở Cambridge và Cornell ở Ithaca, đã chọn khám phá một con đường mới tạm gọi là robot phân tử (Particle Robotics) lấy cảm hứng từ các tế bào sinh học.

Cận cảnh “chân dung” các robot phân tử.

Đây là những robot mini cực kỳ đơn giản và y hệt nhau, có dạng những đĩa hình tròn với đường kính khi thu nhỏ là 6 inch (khoảng 15 cm) và 9 inch khi mở lớn chu vi (khoảng gần 23 cm).

Chúng chỉ có hai nhiệm vụ là khép và bung mở vòng chu vi để tạo thành các hoạt động hiệu quả. Khi vòng chu vi bung mở ra, các thanh từ tính trên vòng này sẽ sẽ thu hút với các thanh từ tính trên vòng chu vi của robot khác và cứ thế gắn kết dần thành số lượng ngày càng lớn.

Mặc dù chúng chỉ được trang bị hai chức năng đóng-mở vòng chu vi, nhưng một khi đã gắn kết nhau chúng có khả năng phản ứng với ánh sáng bằng cách dao động, tiến về phía nguồn sáng và hoàn thành các nhiệm vụ được giao.

Các robot phân tử đang tự kết nối với nhau thành một tập hợp để tiến về nơi có ánh sáng.

Sau đó, các nhà nghiên cứu đã chuyển sang mô hình kỹ thuật số bằng cách thử nghiệm “dán” hàng trăm và hàng ngàn robot vào với nhau. Kết quả, đám robot này có thể tránh được các chướng ngại vật và di chuyển qua các khe hẹp.

Qua theo dõi, khi di chuyển qua các khe hẹp, phương cách của chúng là giảm bớt số lượng và khi chui qua xong thì chúng lại gắn kết với nhau thành đám lớn như cũ.

Thêm nữa, chúng lại còn có khả năng di chuyển một vật thể lớn hơn mình bằng cách “xúm lại” và “hò nhau” đẩy đi, hay nói cách khác là lùa vật thể đi theo đàn của mình, chẳng khác gì cảnh một đàn kiến đang tha mồi.

Một kết quả khác đầy phấn khởi hơn nữa là khi thử phá vỡ 20% của tổng số, cả đám robot vẫn di chuyển được với một nửa tốc độ. Vì vậy, tuy mô hình này vẫn còn đơn giản nhưng rõ ràng là đã mở ra một con đường mới cho thấy có thể thiết kế các robot có hoạt động độc lập không cần tới trung tâm điều khiển.